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. 新干线高速蝴化技前术龄的研究开发动向
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【摘要】日本铁路各协会目前正在大力推进新一干线提速计划。铁路综合技术研究所为了控
制噪声和振动图谋新干线高速化,作为计划,正在基本技术方面重点推进
蒉研究与开发工作。本文叙述凝的是除骼前文已涉及的低噪化和低振化技术以外的其
他新干线高速化关键技术的研究开发动向。
总研为控制噪声和振动而筹射的新干线高速化,计划着重对基础技术领域进行研究
开发,日铁各公司在高新技术方面作出了贡献。其中,有关低噪声和低振动化技术已在前文中
叙述,故本文仅简述新干线高速化技术其他方面的研究开发动向。
高速走行稳定性
发生蛇行运动的临界速度点是高速化走行稳定性的重要内容。蛇行运动的模态分别发生
在轮轴、转向架和车体。有关蛇行运动觯理论解析黜的基础是由松平精博士确立的,自此以后许多
研究者的解析更加精确化。其发展趋融势与计算机的进步和大型化有关。最近大多采用以车体
个、转向架个、轮轴个为基础的各自横向位移和摇头角位移,以及车体和转向架的侧滚
角位移共计个自由度的整车线性横届向振动模型解析方法此外,对于转向架蛇行运动的解
析,为便于解析推测,也有采用以轮轴个和转向架个为基础的横向位移和摇头角位移共计
个自由度的平面模型,或者视轮轴为刚性定位,车体个的横向位移、侧蒗角位移、摇头角位
移及转向架个的横向位移、摇头角位豫移共计个自由度的剧体转向架模型。
蛇行运动发生的临界速度,大致是由蛇行运动的波长和固有频率之积来确定。鉴于此,以
往在高速车辆设计中,通常是采用较长的波长和较高的固有频率,在较低速域发生的车体蛇行
运动较易控制,但要提高与安全性有关的转向架蛇行运动发生速度却需要精力。另外,转向架
在无轮缘接触条件下能走行的曲线半径,与蛇行运动波长的平方戚正比,而与游间成反
比关系。因此,最近为满足曲线通过性能,蛇行运动的波长不应过长,而是选译一个适当值进行
设计。
转向架蛇行运动的厨有频率,受转向架的回转阻力、轴箱的前后、左右定位刚度影响大。以
往新干线所用的转向架,
用摇头减振器和部分空气弹簧的横向刚度给与回转阻力。另外,横向运动减振器在离开转向架
中心安置的情况下,相应于离开中心的距离也分担着回转阻力。
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用于新干线的无摇枕转向架的开发,大约在国铁时代的年期问就开始了。目的之一
是转向架的轻量化,但更重要的是开发直线地段走行稳定性良好,又能满足曲线通过性能的转
向架确属尖端技术。这种无摇枕转向架作为系以后新干线用转向架在全部车辆上都采用
了。为使它达到实用化,铁道总研在研究开发方面作出了重大贡献。从走行稳定性来看,研究
开发的关键是依靠计算机仿真的新设计方法,巧妙地选取了轴箱的前后、左右定位刚度,摇头
减振器的衰减特性及其缓冲橡胶的弹簧刚度。其结果是,在蛇行运动波长变短和曲线通过性能
提高方面,使提高蛇行运动临界速度的转向架的设计成为可能。另外,就转向架质量而言,与过
去用的转向架相比实现了左右轻量化。在应用计算机仿真解析的同时,铁道总研完成了
/速度的一辆